Verstärkungsstufe

Eine Verstärkungsstufe, auch Verstärkerstufe genannt, ist eine Baueinheit in elektronischen Schaltungen, die ein elektrisches Eingangssignal in eine verstärkte Ausgabe überführt. Ziel ist es, eine ausreichende Signalstärke bei gegebenen Spannungs-, Impedanz- oder Energiespektrum zu liefern. Verstärkungsstufen finden sich in Audiosystemen, Radios, Messverstärkern und in der Zwischenstufen von Rundfunk- und Funkgeräten.

Aufbau und Funktionsweise: Die Stufe wird typischerweise so betrieben, dass der Transistor oder FET in dem aktiven Bereich arbeitet. Eingangs- und Ausgangsseite werden oft über Kopplungselemente wie Kondensatoren oder Transformatoren elektrisch voneinander getrennt, um DC-Biasing zu sichern. Negative Rückkopplung wird häufig eingesetzt, um Verstärkung zu stabilisieren, Verzerrungen zu verringern und die Eingangs-/Ausgangsimpedanz zu beeinflussen.

Typen: In diskreter Technik sind gängige Konfigurationen des Transistors die Verstärkungsstufen Common-Emitter bzw. Common-Source für hohe Spannungsverstärkung, Common-Collector bzw. Source follower für geringe Ausgangs- oder Impedanzanpassung. JFET- oder MOSFET-Stufen unterscheiden sich durch hohe Eingangsimpedanz; in integrierten Schaltungen werden oft Operationsverstärkungs- oder Differenzverstärkungsstufen genutzt.

Kennwerte: Wesentliche Größen sind Spannungsverstärkung, Av = vout/vin, Eingangs- und Ausgangsimpedanzen, Bandbreite/Grenzfrequenzen sowie Rausch- und Verzerrungsverhalten. Die Verstärkung kann durch Feedback gesteuert und stabilisiert werden, was oft sinnvoll ist, um Linearität zu erhöhen.

Anwendungen: Verstärkungsstufen dienen als Preamplifier in Audiosystemen, als RF-/IF-Stufen in Empfangsgeräten, oder als Zwischenstufen in Messgeräten und digitalen Systemen. In der Praxis entwerfen Ingenieure die Stufe zusammen mit Bias-Schaltungen, Kopplungskreisen und ggf. einer Endstufe, um Gesamtleistung und Linearität sicherzustellen.